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標(biāo)題: 用ws2812b燈珠制作32位搖搖棒 [打印本頁]

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-2-28 18:50
標(biāo)題: 用ws2812b燈珠制作32位搖搖棒
用了一片hc89s003，32個(gè)ws2812b燈珠（5050），8只104電容一個(gè)滾珠開關(guān)，一個(gè)帶保護(hù)板的鋰電池（160mAh），一個(gè)電源開關(guān)，一個(gè)USB口，簡易充電電路，導(dǎo)線及0歐貼片電阻若干，還有30cm長的pvc線槽。
制作小技巧:
一、ws2812燈珠旋轉(zhuǎn)個(gè)小角度，直接手拉手串接，電路簡潔（圖三，燈串兩側(cè)+-電源，第一燈外接輸入）;
二、滾珠開關(guān)斜向上45度左右安裝;
三、usb口可用于充電，同時(shí)借用usb的D+/D-改為串口txd/rxd，接自制一條假usb真串口線時(shí)又可下載固件，很方便。下方串口下載四針仍保留;
四、電路除單片機(jī)（ssop20封裝，圖中轉(zhuǎn)接板背面）和usb接口用了pcb板，其余均用導(dǎo)線加熱熔膠方式，適合單件DIY;
五、軟件參照論壇搜到的普通led燈搖搖棒程序，最低層改用了ws2812b驅(qū)動(dòng)，延時(shí)參數(shù)邊試邊調(diào)整。
上加工后的實(shí)物圖（搖時(shí)的閃爍圖肉眼可見連續(xù)效果，手機(jī)拍不了）

IMG_20210228_180827.jpg (927.33 KB, 下載次數(shù): 182)

IMG_20210228_181042.jpg (740.6 KB, 下載次數(shù): 196)

IMG_20210228_181129.jpg (737.48 KB, 下載次數(shù): 180)

作者: 51hei團(tuán)團(tuán) 時(shí)間: 2021-2-28 23:44
干的漂亮,能分享下程序嗎?

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-3-1 07:31

51hei團(tuán)團(tuán) 發(fā)表于 2021-2-28 23:44
干的漂亮,能分享下程序嗎?

/*
*32只WS2812+滾珠開關(guān)制作的搖搖棒*
*演示在上方16個(gè)LED上顯示“你真棒”三個(gè)漢字
*CPU：HC89S003F4 16K bytes flash ROM, 256+256 bytes data RAM
*WS2812 接P22（推挽驅(qū)動(dòng)），滾珠開關(guān)接P00(下降沿中斷方式）
*晶振頻率：32MHz，F(xiàn)osc 16MHz
*程序版本：V1.00
*硬件平臺：003F4 V1.00

*編寫軟件：Keil uVision4
*編寫：xxd0708

*聲明：本程序只供學(xué)習(xí)使用，未經(jīng)作者許可，不得用于其它任何用途
*/

#define ALLOCATE_EXTERN
#include "HC89S003F4.h"
#include <intrins.h>

/**********************************************************
程序名稱：LED搖搖棒顯示64*16像素
簡要說明：外部中斷方式INT0顯示；取模方式：縱向取模、字節(jié)倒序
（取點(diǎn)方式：縱向8點(diǎn)上高位，字節(jié)排列：上到下左到右）
**********************************************************/

sbit WS2812_IO = P2^2 ;

u8 KY;    //防止重影的控制變量
u8 cont_rock=0;
u8 cont_col=0;
u8 col_r,col_g,col_b;

// 你(0) 真(1) 棒(2)
code u8 dat_word1[]=
{
0x00,0x80,0x01,0x00,0x06,0x00,0x1F,0xFF,0xE0,0x00,0x02,0x08,0x04,0x30,0x18,0xC0,
0xF0,0x02,0x10,0x01,0x13,0xFE,0x10,0x00,0x10,0x80,0x14,0x60,0x18,0x18,0x00,0x00,/*"你",3*/
0x00,0x08,0x20,0x08,0x20,0x09,0x2F,0xFA,0x2A,0xAC,0x2A,0xA8,0x2A,0xA8,0xFA,0xA8,
0x2A,0xA8,0x2A,0xA8,0x2A,0xAC,0x2F,0xFA,0x20,0x09,0x20,0x08,0x00,0x08,0x00,0x00,/*"真",4*/
0x08,0x20,0x08,0xC0,0x0B,0x00,0xFF,0xFF,0x09,0x00,0x08,0x80,0x22,0x48,0x2A,0x88,
0x2B,0x28,0x2E,0x28,0xFA,0xFF,0x2A,0x28,0x2B,0x28,0x2A,0x88,0x22,0x48,0x00,0x00,/*"棒",5*/
};

//延時(shí)子函數(shù)-16Mhz 1ms延時(shí)
void delayMs_16Mhz(u16 ms)
{
u16 j;
for(; ms>0; ms--)
for(j=1596; j>0; j--);
}

//延時(shí)函數(shù)-16Mhz 1us延時(shí)
void delayUs_16Mhz(u8 us)
{
for(; us>0; us--)
{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}
}

void ws2812_rst(void)
{

WS2812_IO = 0;
delayUs_16Mhz(80);
}

void ws2812_write_byte( u8 dat)
{
u8 i = 8;
dat <<= 1;    //最高位進(jìn)入CY
while(i)
{
     //高電平時(shí)間小于0.45uS為邏輯0，大于時(shí)為邏輯1
WS2812_IO = 1;
//如果主頻較高可在此處適當(dāng)增加_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
WS2812_IO = CY;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
//如果主頻較高可在此處適當(dāng)增加_nop_();
WS2812_IO = 0; //位發(fā)送完保持低電平，時(shí)間不大于50us。否則復(fù)位
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
dat <<= 1;    //最高位進(jìn)入CY
i--;
}

}

/*顯示關(guān)閉*/
void display_off(void)
{
uchar i;
i=0;
while( i< 32 )
{
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
i++;
}
ws2812_rst();
}

/*顯示子程序在上方16個(gè)LED上顯示三個(gè)漢字*/
void display_3word(void)
{
uchar i,j,temp;
//ws2812_rst();
i=0;
j=0;

while(j<96)    //3個(gè)漢字3*16*2個(gè)字節(jié)
{
i=0;
while( i< 16 )    //下16不顯示可修改
{
//與普通LED主要更改點(diǎn)，有顯示時(shí)發(fā)三個(gè)分量數(shù)據(jù)，否則發(fā)三個(gè)0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
i++;
}
temp = dat_word1[j+1];//上方16位先送第二字節(jié)（依取模方式而定）
i=0;
while( i< 8 )
{
if(temp&0x01)    //從低到高送顯示位（依取模方式而定）
{
//與普通LED主要更改點(diǎn)，有顯示時(shí)發(fā)三個(gè)分量數(shù)據(jù)，否則發(fā)三個(gè)0
ws2812_write_byte( col_g);
ws2812_write_byte( col_r);
ws2812_write_byte( col_b);
}
else
{
//與普通LED主要更改點(diǎn)，有顯示時(shí)發(fā)三個(gè)分量數(shù)據(jù)，否則發(fā)三個(gè)0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
}
i++;
temp = temp >>1; //下一位
}
temp = dat_word1[j]; //上方16位再送第一字節(jié)（依取模方式而定）
while( i< 16 )
{
if(temp&0x01)    //從低到高送顯示位（依取模方式而定）
{
//與普通LED主要更改點(diǎn)，有顯示時(shí)發(fā)三個(gè)分量數(shù)據(jù)，否則發(fā)三個(gè)0
ws2812_write_byte( col_g);
ws2812_write_byte( col_r);
ws2812_write_byte( col_b);
}
else
{
//與普通LED主要更改點(diǎn)，有顯示時(shí)發(fā)三個(gè)分量數(shù)據(jù)，否則發(fā)三個(gè)0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
}
temp = temp >>1; //下一位
i++;
}

   delayUs_16Mhz(200);  //延時(shí)量自行調(diào)整，當(dāng)搖的速度一定時(shí)，延時(shí)越大，字越寬但能顯示字?jǐn)?shù)減少
j +=2; //漢字下一列
}

//發(fā)送完三個(gè)漢字后清屏
display_off();

}

/*中斷服務(wù)程序*/
void intersvr0(void) interrupt 0 using 1
{

//當(dāng)從右向左搖時(shí)，產(chǎn)生中斷，KY取反變?yōu)?，此時(shí)不顯示，不運(yùn)行下面的語句
delayMs_16Mhz(10);
if(~P0^0)//10mS消抖
{
cont_rock ++;    //判斷中斷次數(shù)
if(cont_rock >= 20)
   cont_rock = 20;
   //每個(gè)搖動(dòng)來回滾珠開關(guān)會(huì)在擺幅兩端分別產(chǎn)生下降沿中斷，只提取其中一次
   delayMs_16Mhz(30); //延時(shí)量改變首字顯示位置，越大越靠后
if((cont_rock&0x01) == 0) //偶數(shù)時(shí)顯示（或奇數(shù)次，依初值和開關(guān)方向而定）
{
   display_3word();
}
else
{
display_off();
}
}
PINTF0 &= 0xFE;//  HC89S003需軟件清標(biāo)志位INT0F
}

/**************************************************************************************
  * @實(shí)現(xiàn)效果將Fosc設(shè)置為16MHz，F(xiàn)cpu設(shè)置為16MHz
**************************************************************************************/
void main()
{

/************************************系統(tǒng)初始化****************************************/
WDTCCR = 0x00; //關(guān)閉看門狗
                                 //本例程為方便測試關(guān)閉看門狗，實(shí)際使用中，建議客戶打開看門狗，詳見WDT復(fù)位例程
CLKSWR = 0x51; //選擇內(nèi)部高頻RC為系統(tǒng)時(shí)鐘，內(nèi)部高頻RC 2分頻，F(xiàn)osc=16MHz
CLKDIV = 0x01; //Fosc 1分頻得到Fcpu，F(xiàn)cpu=Fosc

/**********************************相關(guān)配置初始化**************************************/

P2M1 = P2M1&0xF0|0x08; //WS2812信號 P22設(shè)置為推挽輸出
P0M0 = P0M0&0xF0|0x06;          //滾珠開關(guān)P00設(shè)置為帶施密特上拉輸入 (作為外部中斷）
P00DBC = 0xFF;               //滾珠開關(guān)P00端口消抖，約250uS

PITS0 = PITS0&0xFC|0x01;       //外部中斷0下降沿中斷
EX0=1;    //開外部中斷
EA=1;          //開總中斷

cont_col = 0;  //顏色索引初值
display_off();

while(1)    //主程序中只檢測按鍵
{
cont_rock = 0;
delayMs_16Mhz(1000);
if(cont_rock == 0) //檢測1秒內(nèi)搖擺次數(shù)，如無則顏色回初值
{
cont_col = 0;
}
else
{
//顏色索引每秒加一改變一次顏色
if(cont_col >=5)    //暫用6種顏色
{
   cont_col = 0;
   }
   else
   {
     cont_col ++; //改變顏色
   }
   //按索引賦顯示顏色分量值
col_r = 0;
col_g = 0;
col_b = 0;
switch(cont_col)
{
   case 0: col_r = 0x20;break;
   case 1: col_g = 0x20;break;
   case 2: col_b = 0x20;break;
   case 3: col_r = 0x20;col_g = 0x20;break;
   case 4: col_g = 0x20;col_b = 0x20;break;
   case 5: col_b = 0x20;col_r = 0x20;break;
   default: cont_col=0; col_r = 0x20;break;
}
}

}

}

作者: npn 時(shí)間: 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因?yàn)閮?nèi)部RGB芯片是通過PWM驅(qū)動(dòng)的LED，只有線性驅(qū)動(dòng)才可以搖出1600萬種顏色。

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-3-1 12:33

npn 發(fā)表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因?yàn)閮?nèi)部RGB芯片是通過PWM驅(qū)動(dòng)的LED，只有線性驅(qū)動(dòng) ...

是的，所以只能玩玩。程序里僅設(shè)了6種顏色，比單色或雙色稍強(qiáng)一點(diǎn)。不過線路的確比沒芯片的LED簡單些

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-3-1 13:41
一手拿手機(jī)另一只手搖，視頻有點(diǎn)晃眼哈

VID_20210301_132547.zip

18.04 MB, 下載次數(shù): 31, 下載積分: 黑幣 -5

作者: yanhengbo 時(shí)間: 2021-3-1 16:08

npn 發(fā)表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因?yàn)閮?nèi)部RGB芯片是通過PWM驅(qū)動(dòng)的LED，只有線性驅(qū)動(dòng) ...

請教，為什么PWM的只能顯示幾種顏色，而線性的可以真彩，是什么原理呢？謝謝。

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-3-1 20:42

yanhengbo 發(fā)表于 2021-3-1 16:08
請教，為什么PWM的只能顯示幾種顏色，而線性的可以真彩，是什么原理呢？謝謝。

pwm是脈寬調(diào)制，即調(diào)節(jié)亮與滅的時(shí)間，亮?xí)r100%亮度，滅時(shí)0%亮度，理論上需要25%亮度時(shí)就讓亮的時(shí)長占一個(gè)周期的25%，當(dāng)時(shí)周期不能太大否則會(huì)感覺到閃爍。
現(xiàn)在看三色燈，如需RGB分量大小之比為3:2:1，pwm模式下其實(shí)是三色的時(shí)長為3:2:1，在燈珠靜止時(shí)，那看起來是亮度之比（混色成某種橙黃色）;而搖搖棒是動(dòng)態(tài)的，所以看起來是擺動(dòng)寬度之比，即此比例下實(shí)際一個(gè)周期有三段顏色，第一段RGB都亮（白色），第二段為R+G（黃色），第三段為R（紅色），而不是合成色。
所以ws2812之類的彩燈如用于搖搖棒，實(shí)際只能顯示8種顏色的點(diǎn)陣（R,G,B,R+G,R+B,G+B,R+G+B和0，即紅綠藍(lán)黃橙青白黑），數(shù)值的大小可改變8色之1的點(diǎn)陣掃過的寬度，但不能產(chǎn)生新的顏色。
綜上，用ws2812燈時(shí)，靜的時(shí)候可以混色，但不能產(chǎn)生平面效果;搖的時(shí)候可以產(chǎn)生平面效果，但只有8色。8色顯字或簡單圖案，玩玩是夠了，但真彩還是別想了。
一不小心在手機(jī)上輸了這么多字 :-P

作者: dj3365191 時(shí)間: 2021-3-2 11:32
WS2812比較適合Arduino驅(qū)動(dòng)，WS2812要求的頻率要高一點(diǎn)

作者: ya123chiang 時(shí)間: 2021-3-2 17:07
好作品謝謝分享

作者: 人人學(xué)會(huì)單片機(jī) 時(shí)間: 2021-3-2 22:05

dj3365191 發(fā)表于 2021-3-2 11:32
WS2812比較適合Arduino驅(qū)動(dòng)，WS2812要求的頻率要高一點(diǎn)

89單片機(jī)也可以驅(qū)動(dòng)的，89C52驅(qū)動(dòng)WS2812 http://www.raoushi.com/bbs/dpj-170855-1.html

作者: 人人學(xué)會(huì)單片機(jī) 時(shí)間: 2021-3-2 22:07

xxd0708 發(fā)表于 2021-3-1 13:41
一手拿手機(jī)另一只手搖，視頻有點(diǎn)晃眼哈

你需要DIY一個(gè)手機(jī)支架，推薦使用80mm的PVC排水管，榮耀10手機(jī) 插進(jìn)去剛剛好

作者: 人人學(xué)會(huì)單片機(jī) 時(shí)間: 2021-3-2 22:11

npn 發(fā)表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因?yàn)閮?nèi)部RGB芯片是通過PWM驅(qū)動(dòng)的LED，只有線性驅(qū)動(dòng) ...

關(guān)鍵是 PWM合成的顏色也足夠了，真要搞出1600萬色，你眼睛能分辨出來？

作者: yanhengbo 時(shí)間: 2021-3-3 09:52

xxd0708 發(fā)表于 2021-3-1 20:42
pwm是脈寬調(diào)制，即調(diào)節(jié)亮與滅的時(shí)間，亮?xí)r100%亮度，滅時(shí)0%亮度，理論上需要25%亮度時(shí)就讓亮的時(shí)長占一個(gè) ...

這么說，WS2812燈里面的驅(qū)動(dòng)是三顆R,G,B燈共用的一個(gè)PWM？分不同時(shí)段驅(qū)動(dòng)3顆燈嗎？我理解是3個(gè)PWM同時(shí)驅(qū)動(dòng)的R,G,B，如果是3個(gè)PWM同時(shí)驅(qū)動(dòng)，應(yīng)該就是真彩了吧？

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-3-3 13:19

yanhengbo 發(fā)表于 2021-3-3 09:52
這么說，WS2812燈里面的驅(qū)動(dòng)是三顆R,G,B燈共用的一個(gè)PWM？分不同時(shí)段驅(qū)動(dòng)3顆燈嗎？我理解是3個(gè)PWM同時(shí)驅(qū) ...

ws2812b有三路獨(dú)立的8位pwm，如果燈珠靜止，占空比就表現(xiàn)為該靜止點(diǎn)的三路燈的亮度，理論可顯24位真彩。
但ws2812b的pwm周期為2.5mS（400Hz），未考慮到快速運(yùn)動(dòng)場景。故燈珠快速運(yùn)動(dòng)時(shí)（平移與旋轉(zhuǎn)），占空比就表現(xiàn)為一個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)幅度中亮燈狀態(tài)運(yùn)動(dòng)長度的大小，而不能表現(xiàn)為某個(gè)單點(diǎn)的亮度，即在某個(gè)具體點(diǎn)三路燈各有亮或暗兩種狀態(tài)，共2的3次冪=8種組合，也就是只有8色之一。
所以我前文所指出的，靜可顯真彩但做不了搖搖棒或旋轉(zhuǎn)屏，動(dòng)可做搖搖棒或旋轉(zhuǎn)屏但只有8色。

作者: yanhengbo 時(shí)間: 2021-3-3 14:04

xxd0708 發(fā)表于 2021-3-3 13:19
ws2812b有三路獨(dú)立的8位pwm，如果燈珠靜止，占空比就表現(xiàn)為該靜止點(diǎn)的三路燈的亮度，理論可顯24位真彩。
...

那是否可以理解為：低于400HZ可以顯示真彩，高于400HZ，就是8位色？

作者: xxd0708 時(shí)間: 2021-3-3 14:16

yanhengbo 發(fā)表于 2021-3-3 14:04
那是否可以理解為：低于400HZ可以顯示真彩，高于400HZ，就是8位色？

應(yīng)該是指2.5mS周期內(nèi)燈珠基本不動(dòng)時(shí)可顯真彩，與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)

作者: xiexugang 時(shí)間: 2021-3-10 01:41
樓主說的很好 PWM 亮度,在運(yùn)動(dòng)中顯示,就變成光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)長度了.

作者: Jshenliu 時(shí)間: 2023-3-27 14:31
沙發(fā)備用

作者: 591971123 時(shí)間: 2024-3-12 18:51

npn 發(fā)表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因?yàn)閮?nèi)部RGB芯片是通過PWM驅(qū)動(dòng)的LED，只有線性驅(qū)動(dòng) ...

線性驅(qū)動(dòng)用什么LED

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